问题 问答题

现要验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一物理规律.给定的器材如下:一倾角可以调节的长斜面(如图)、小车、计时器一个、米尺.

(1)填入适当的公式或文字,完善以下实验步骤(不考虑摩擦力的影响):

①小车自斜面上方一固定点A1从静止开始下滑至斜面底端A2,记下所用的时间t

②用米尺测量A1与A2之间的距离s,则小车的加速度a=______.

③用米尺A1相对于A2的高h.设小车所受重力为mg,则小车所受的合外力F=______.④改变______,重复上述测量.

⑤以h为横坐标,

1
t2
为纵坐标,根据实验数据作用作图.如能得到一条过原点的直线,则可以验证“当质量一定时,物体运动的加速度与它所受的合外力成正比”这一规律.

(2)在探究如何消除上述实验中摩擦阻力影响的过程中,某同学设计的方案是:

①调节斜面倾角,使小车在斜面上匀速下滑.测量此时A1点相对于斜面底端A2的高度ho.②进行(1)中的各项淐.

③计算与作图时用(h-ho)代替h.

对此方案有以下几种评论意见:

A.方案正确可行

B.方案的理论依据正确,但利用所给的器材无法确定小车在斜面上是否做匀速运动.

C.方案的理论依据有问题,小车所受摩擦力与斜面倾角有关.

其中合理的意见是______.

答案

(1)②小车做初速度为零的匀加速直线运动,根据匀变速直线运动规律有s=

1
2
at2

所以有:a=

2s
t2

③小车在斜面上受到竖直向下的重力、垂直接触面的支持力,这两个力在垂直斜面方向的合力为零,所以沿斜面方向的力为mgsinα,而斜面高度为h,

根据几何关系有sinα=

h
s
,所以有小车受到的合外力为F=mg
h
s

因为要探究加速度与合外力的关系,应该改变合外力的大小,而由上面可知,在质量确定的情况下,合外力的大小与高度成正比,所以应该改变高度h的数值重复实验.要改变h 的数值,实质是改变斜面的倾角.

(2)当改变斜面的倾角,小车所受摩擦力会发生改变,故选C.

故答案为:(1)②

2s
t2
 ③mg
h
s
  ④斜面倾角(或填h的数值)

(2)C

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